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脚手架与模板支撑架安全监管一、架体基本知识碗扣式重型门式盘扣式插槽式扣件式爬模爬架架体分类脚手架概念《建筑施工脚手架安全技术统一标准》GB51210-2016作业脚手架建筑施工提供作业平台和安全防护的脚手架;包括以各类不同杆件(构件)和节点形式构成的落地作业脚手架、悬挑脚手架、附着式升降脚手架等。术语扣件式外架盘扣式外架门式外架竹脚手架爬架支撑脚手架建筑施工提供支撑和作业平台的脚手架;包括以各类不同杆件(构件)和节点形式构成的结构安装支撑脚手架、混凝土施工用模板支撑脚手架等。简称支撑架。术语支撑脚手架主次楞的重要性特殊概念:主次楞是支撑架重要的受力构件,构造上容易出错:1)主楞居于顶托中心;2)主楞接头位于顶托上,接头率不大于50%主次楞的重要性特殊概念:主次楞是支撑架重要的受力构件,构造上容易出错:1)主楞居于顶托中心;2)主楞接头位于顶托上,接头率不大于50%支撑脚手架(作业平台)特殊概念:满堂支撑脚手架:用做作业架,不是用来支撑结构荷载,在构造和设计计算上与支撑脚手架有相同之处,但在使用上与作业脚手架相同。分为:落地和可移动式2种。支撑脚手架建筑施工提供支撑和作业平台的脚手架;包括以各类不同杆件(构件)和节点形式构成的结构安装支撑脚手架、混凝土施工用模板支撑脚手架等。简称支撑架。模板支架与脚手架的区别受力模式的区别JGJ231:可采用盘扣节点盘和双槽钢托梁传力。模板支架与脚手架的区别脚手架受力模式的支模架适用条件:JGJ130:不得采用!JGJ300、《统一标准》:可采用,受弯水平杆应满足抗弯强度、节点强度及变形要求!GB50666:可采用,但应计入立杆偏心弯矩。再谈模板支撑架顶部传力方式模板支架与脚手架的区别破坏方式的区别二、坍塌事故常见原因在建楼房坍塌2死4伤
发生建筑工地垮塌事故共造成7死17伤
图为当地政府事故救援:7名工人被困,经过消防队员全力救助,3人生还,4人不幸身亡。生还者中,一男子被混凝土掩埋了数小时。事故原因分析:一、管理方面:
1、施工单位未按工程建设强制性规定编制安全专项施工方案,该支撑体系搭设高度超过8m以上,属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程范围。施工单位未组织专家论证;2、监理单位虽对专项施工方案提出了修改意见,但是未督促整改落实;
3、监理单位在已发现未经审批的专项方案已经搭设支撑脚手架,但未有效制止;4、搭设完的支撑脚手架未经验收,施工单位擅自进行混凝土浇筑作业。二、技术方面:1、体系混淆:施工单位将满堂支撑脚手架搭为满堂脚手架。(图中顶板和梁未采用顶托支撑,采用扣件支撑,梁模板直接放在水平钢管上,同时满堂支撑架应在5~8米设置水平剪刀撑)
2、立杆地基基础未按要求处理,图为该支撑体系未夯实硬化,垫木不符合要求,并已断裂、变形,造成立杆悬空,受力不均。
3、扫地杆缺失:图中显示该满堂支撑架未按要求设置扫地杆,导致支撑体系失稳。
4、步距超高(方案中设计为1.5米,实际为1.8米),纵横向间距未按方案设计搭设(方案为0.8米,实际为1.2米以上),部分立杆只有一个方向有水平杆
案例三:壁山工业厂房满手架
坍塌事故
一、工程概况
工程名称:重庆市桂生机械制造有限公司重型汽车配件厂房工程2#厂房;建筑面积12618.52㎡,层数为1层;结构类型为钢筋混凝土框架结构。全景照二、事故经过
事件原因:1、操作工人操作时间不连续。混凝土浇筑时间为凌晨00:30,事故发生在早上8:09,处于班组交接时间,工人有松懈、拖拉情况。混凝土罐车积压时间过长,塌落度损失较多,由于工人少,混凝土集中浇筑到楼板后未及时振捣摊开,从而造成楼板上局部混凝土堆积过高、面积大,模板支撑体系荷载分布不均,局部荷载超限,且混凝土输送泵管基本上在新浇砼面上放置,也造成局部振动荷载加大,从而致使架体坍塌。2、架子搭设速度过快,扣件的拧紧度不够(大多在30左右,40的极少)。技术工人没有按照安全技术交底进行全数扭矩值检查,施工技术人员和监理人员虽进行了抽检但也没有全数检查。3、混凝土浇筑顺序错误。经查支模安全技术交底,混凝土浇筑顺序为:柱/墙-梁-板,从中间开始,向两边对称浇筑。但操作工人没有按照交底的顺序,现场施工管理人员也没有对错误的浇筑顺序进行制止,采取了从一边向另外一边浇筑,造成架体偏心受压超限而坍塌。4、浇筑混凝土用泵管直接放置在已浇筑的砼楼板上,在新浇筑的楼板上未使用布料机浇筑。在输送砼时砼泵管振动导致支模架荷载加大。5、支撑系统搭设不规范。支模架扫地杆局部搭设偏高(约300mm),立杆自由端过长(大于600mm),支模架与已浇筑砼部位的连墙抱柱构造措施过少甚至没有,剪刀撑少设或未连续设置(特别是内剪刀撑),材料进场验收把关不严,架管壁厚偏薄,现场实测一般只有2.5~2.6mm(专项方案按2.8mm设计)。6、危险性较大的分部分项分项工程现场实施完成后未进行现场验收。归纳起来:未编制专项施工方案,方案编制内容和深度不够,超限方案未经论证,实质就是危大工程管理;脚手架材料严重不合格;架体地基承载力及稳定性不满足规范要求;架体违规搭设,随意性很大,存在严重构造缺陷(包括扫地杆、连墙件、剪刀撑等),常伴随偷工减料行为;投入使用前和使用中,缺少检查验收环节,
检查验收不到位;支模架使用中,混凝土浇筑工序不合理;架体监控监测不到位;架体超载使用;架体拆除顺序不合理。三、问题导向,加强监管监督检查重点危大管理——找出来、设计好(图说化)、施工好、验收好、监测好。材料、构配件质量(检查、检测)材料及构配件一般情况下,结构件受力较复杂或超重脚手架钢管方选择Q345级钢;一般脚手架钢管均选择Q235级钢,这是因为脚手架破坏均为稳定破坏,选择Q235级钢较为适宜,如选择Q345级钢,其钢材的潜力不能充分发挥利用。构件强度取值依据:《冷弯薄壁型钢结构技术规范》取值而非《钢结构设计规范》;立杆《建筑施工承插型盘扣件钢管支架安全技术规程》JGJ231-2010《建筑施工承插型插槽式钢管支架安全技术规程》DB33/T1117-2015《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》JGJ166-2016第3.1.2立杆碗扣节点间距,对Q235级材质钢管立杆宜按0.6m模数设置;对Q345级材质钢管立杆宜按0.5m模数设置.水平杆长度宜按0.3模数设置。
偏差项目钢管直径(mm)外径(mm)壁厚外形偏差弯曲度(mm/m)椭圆度(mm)管端截面≤20±0.3±10%·S1.50.23与轴线垂直、无毛刺21~30±0.50.3831~4041~50251~70±1.0%7.5/1000·D注:S为钢管壁厚;D为钢管直径。实际壁厚和公称壁厚是两个截然不同的概念立杆《规范》GB51210-2016表4.0.1钢管外径、壁厚、外形允许偏差
最小壁厚最小多少合格?
最小壁厚最小多少合格?S=S0-10%S0-0.18=3.06≈3.0《建筑施工承插型盘扣件钢管支架安全技术规程》JGJ231-2010对比《建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范》JGJ128-2010三个系列门架:MF1219、MF0817、MF1017两种立杆(含加固杆)规格:Ø48mm×3.5mm、Ø42mm×2.5mm扣件规格和立杆规格相匹配。钢管壁厚允许偏差:[-0.2,上限未定]mm思考:依据哪个?要求(GB51210):1底座的钢板厚度不得小于6mm,托座U型钢板厚度不得小于5mm,钢板与螺杆应采用环焊,焊缝高度不应小于钢板厚度,并宜设置加劲板;2可调底座和可调托座螺杆插入脚手架立杆钢管的配合公差应小于2.5mm;3可调底座和可调托座螺杆与可调螺母啮合的承载力应高于可调底座和可调托座的承载力,应通过计算确定螺杆与调节螺母啮合的齿数,螺母厚度不得小于30mm。可调托座、底座是指组成配合的孔、轴公差之和。它是允许间隙或过盈的变动量;孔和轴的公差带大小和公差带位置组成了配合公差。配合公差:架体基础检查。脚手架和模板支撑架的方案设计1.架体结构整体布置地基牢固、排水畅通;
土层地基建议做垫层处理支撑脚手架结构构件放线定位检查。结构完整性检查——杆件及构配件齐全不偷杆,传力树清晰(立杆轴心受力)。结构尺寸、构件尺寸、顶托尺寸检查(用工具),扣件扭力检查。结构构造——高厚比、连墙件(涂红)、剪刀撑、锁顶杆、扫地杆、自由端长度检查等。搭设太随意,步距超过设计要求搭接不符合要求无扫地杆伸出长度太长
丝杆伸出长度过长,导致锚固不足,丝杆极易晃动失稳。伸出长度太长,部分达到2-2.5m
依据:脚手架应用技术及施工经验+《关于印发<危险性较大的分部分项工程安全管理办法>的通知》建质[2009]87号文件的规定划分。安全等级划分界限《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》(建质[2009]87号文)【须编制专项方案且专家论证的范畴】模板工程及支撑体系:(一)工具式模板工程:包括滑模、爬模、飞模工程。(二)混凝土模板支撑工程:搭设高度8m及以上;搭设跨度18m及以上,施工总荷载15kN/m2及以上;集中线荷载20kN/m及以上。
(三)承重支撑体系:用于钢结构安装等满堂支撑体系,承受单点集中荷载700kg以上。脚手架:(一)搭设高度50m及以上落地式钢管脚手架工程。(二)提升高度150m及以上附着式整体和分片提升脚手架工程。(三)架体高度20m及以上悬挑式脚手架工程。
落地作业脚手架悬挑脚手架满堂支撑脚手架(作业)支撑脚手架安全等级搭设高度(m)荷载标准值(kN)搭设高度(m)荷载标准值(kN)搭设高度(m)荷载标准值(kN)搭设高度(m)荷载标准值(kN)≤40—≤20—≤16—≤8≤15kN/㎡或≤20kN/m或≤7kN/点Ⅱ>40—>20—>16—>8>15kN/㎡或>20kN/m或>7kN/点Ⅰ注:1支撑脚手架的搭设高度、荷载中任一项不满足安全等级为II级的条件时,其安全等级应划为I级;2
附着式升降脚手架安全等级均为I级;3竹、木脚手架搭设高度在其现行行业规范限值内,其安全等级均为II级。安全等级划分规则:《规范》GB51210-2016表3.2.1脚手架的安全等级结构重要性系数承载能力极限状态设计安全等级ⅠⅡ1.11.0表3.2.3脚手架结构重要性系数目的:是为了保证脚手架具有足够的安全储备。结构重要性系数:模板规范中安全等级III,取值0.9;取消综合安全系数
脚手架结构或主要构配件总的安全系数,为脚手架结构或构配件极限承载力与其设计承载力的比值。安全等级及安全系数综合安全系数计算式:明确其与结构重要性系数、荷载分项系数(加权平均值)、材料抗力分项系数、材料强度附加系数之间的关系。
(3.2.2-1)强度:
≥1.5(3.2.2-2)稳定:
作业脚手架:
≥2.0
(3.2.2-3)
支撑脚手架、新研制的脚手架:
≥2.2
(3.2.2-4)
建标[97]式中:
β——脚手架结构、构配件综合安全系数;γ
o——结构重要性系数,应根据本标准表3.2.3的规定取值;γu——荷载分项系数加权平均值,取为1.254(由可变荷载起控制作用的荷载基本组合)、1.363(由永久荷载起控制使用的荷载基本组合);γ
m——材料抗力分项系数;对于钢管脚手架应按现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018的规定取1.165;γ’m——材料强度附加系数;承载力取1.05;作业脚手架稳定承载力取1.40,支撑脚手架稳定承载力及新研制的脚手架稳定承载力取1.50。关于可靠度和综合安全系数的概念附加系数k各类脚手架承载力的大致水平Φ48钢管双排脚手架:各类脚手架承载力的大致水平Φ48钢管满堂支撑架:Φ60盘扣架:Nmax=140kN;[N]=140/2.2=63kN思考:某楼层只有一根梁超限,则整体支撑架都定义为安全等级为I级吗?模板支撑架搭设高度包括混凝土构件的高度吗?施工总荷载与集中线荷载如何计算?需考虑分项系数和组合系数吗?模板支撑架的主次楞也取安全等级系数吗?板:0.36m,0.56m;梁:0.56m2,0.76m2五.合理的架体方案设计脚手架和模板支撑架的方案设计作业脚手架建议按照常用尺寸搭设,一般不需要计算。作业脚手架为什么要限高?脚手架和模板支撑架的方案设计作业脚手架构造要点连墙件不超过三步三跨(或抛撑代替)开口端增设连墙件,竖向间距不超过2层,不大于4m脚手架和模板支撑架的方案设计作业脚手架构造要点端部或开口处应设置横向斜撑(碗扣:水平斜撑杆)脚手架和模板支撑架的方案设计作业脚手架构造要点24m及以上的双排脚手架应设置全立面满布剪刀撑脚手架和模板支撑架的方案设计作业脚手架构造要点开洞处应加强设置,不能留通高门洞尚应注意杆件接长、脚手板铺设、外侧栏杆、挡脚板、栏杆、水平兜网、人行梯道设置、悬挑型钢等构造要求脚手架和模板支撑架的方案设计作业脚手架建议:采用工具化、定型化新型脚手架体系脚手架和模板支撑架的方案设计1.架体结构整体布置地基牢固、排水畅通;
土层地基建议做垫层处理支撑脚手架脚手架和模板支撑架的方案设计1.架体结构整体布置架体纵向、横向立杆应排列整齐,阵列分明。
定尺杆件的架体不存在该问题。
脚手架和模板支撑架的方案设计1.架体结构整体布置支撑架纵向、横向立杆应排列整齐荷载较大处应设置加密立杆(大梁、箱梁腹板);模板支撑架的方案设计1.架体结构整体布置荷载大处立杆加密,确保架体各部位立杆受力均匀
加密立杆的两种方式:板下立杆间距宜与同方向梁下加密后立杆间距成倍数(否则剪刀撑无法拉通)
先忽略梁,板下规则满布后,再加密梁下立杆,并适当调节板下立杆;先在大梁下按计算间距设置加密立杆,在在分块的板下设置非加密标准立杆,局部调整间距六.模板支撑架的方案设计1.架体结构整体布置荷载大处立杆加密,确保架体各部位立杆受力均匀
控制单立杆受力不超过一定的临界值-保证架体稳定性的最重要的控制目标加密的目的?加密的标准?扣件、碗扣单立杆轴力设计值不超过18kN(12-15kN);快拆架单立杆轴力设计值不超过20kN;控制单杆轴力是防止架体失稳最直观和最核心的措施。立杆加密也是为达此目的。加密后宜保持立杆间距相等或呈倍数。加密数量应考虑梁截面大小;模板支撑架的方案设计1.架体结构整体布置关于立杆加密的规定加密数量应充分考虑模板主楞钢管抗弯计算.模板支撑架的方案设计1.架体结构整体布置梁两侧立杆间距设置应考虑的因素:保持梁板下立杆间距相等或成倍数;距梁两侧足够距离,满足操作和构造距梁两侧距离不宜太大,确保板模板主楞悬臂计算长度。1.架体结构整体布置实际布杆操作
立杆间距不宜大于1.2m,板跨间以非标准立杆间距调节。模板支撑架的方案设计1.架体结构整体布置立杆杆的接长
模板支撑架的方案设计确保立杆轴心受压受力状态模板支撑架的设计1.架体结构整体布置水平杆纵横向拉通,避免漏设、错层
地面或楼层标高变化较小时,采用可调托撑调节;地面或楼层标高变化较大时,增设底处步距,充分利用碗扣、插槽节点
1)梁截面高度较大,超过一个标准步距,将板下水平杆打断;2)梁下立杆顶部自由外伸悬臂长度过大时,梁下增设一道局部水平杆杆,但增设的水平杆应向两侧板下支架至少延伸2跨;充分协调梁下与板下水平杆的位置关系(除下列两种情况以外,各步纵向、横向水平杆应拉通设置:)
模板支撑架的设计1.架体结构整体布置水平杆纵横向拉通,避免漏设、错层
梁板两种混合支模模式梁板不共用立杆体系(推荐)梁板共用立杆体系
模板支撑架的设计1.架体结构整体布置水平杆纵横向拉通,避免漏设、错层
JGJ130分剪刀撑设置加强型和普通型,分别查表计算;JGJ300以剪刀撑分割的单元框架为计算单元。
1.架体结构整体布置按规范要求设置竖向、水平剪刀撑
1.架体结构整体布置按规范要求设置竖向、水平剪刀撑
模板支撑架的构造《脚手架统一标准》最新规定:剪刀撑和斜撑杆可按照等覆盖面积进行代换。推荐优先设置斜撑杆,如:6x6/(6+6)=31.架体结构整体布置不按规范要求设置竖向、水平剪刀撑是导致架体失稳的重要因素
残存架体未见到剪刀撑1.架体结构整体布置严格控制架体高宽比;
1.架体结构整体布置加强架体与既有结构的连接(连墙、抱柱、抵梁或墙);
JGJ130、JGJ162:水平间距6-9m;竖向间距2-3m。
JGJ300:水平间距≤8m;竖向间距≤2步。
加强架体与既有结构的连接(连墙、抱柱、抵梁或墙);
1.架体结构整体布置1.架体结构整体布置代表性架体立面加强架体与既有结构的连接(连墙、抱柱、抵梁或墙);
南京电视台1.架体结构整体布置采取合理的门洞构造措施;
1.架体结构整体布置设置专用人行上下梯道1.架体结构整体布置合理设置封顶杆、扫地杆;
2ah1.架体结构整体布置步距超越规范、不按方案的设计要求执行,随意设置是导致架体失稳坍塌的重要因素。(步距是影响架体稳定性的最重要因素之一)搭设太随意,步距超过设计要求1.架体结构整体布置立杆、水平杆合理布置是防坍塌的最关键要素!脚手架和模板支撑架的方案设计2.架体承载力计算确定荷载项、标准值、组合公式
进行立杆轴力、弯矩计算
立杆稳定性计算
脚手架风荷载作用下连墙件强度、稳定性计算
模板支撑架风荷载作用下抗倾覆验算
脚手架或模板支撑架受弯水平杆强度和变形验算
地基承载力验算
配件验算(顶托、底座、扣件、门洞横梁)
作业脚手架和模板支撑架的计算为验算,架体结构及构造是否合理为确保安全的关键,验算仅是对选取的架体结构的复核。概念设计显得尤为重要。架体规整、构造合理;模架控制最大轴力;脚手架控制连墙件间距软件计算仅为参考,人为判别计算结果很重要
计算模型应与构造相对应(剪刀撑、连墙件、风荷载、抗倾覆)
脚手架和模板支撑架的方案设计架体承载力计算注意事项脚手架一般不需要计算(尽量不另起炉灶)
软件计算时,支模架立杆计算长度系数要指定
脚手架稳定性强烈依赖于连墙件的设置方式和设置密度,应重视双排脚手架连墙件的设置不能漏算连墙件的强度和稳定性计算
施工荷载按实际计算:作业脚手架实际堆载(预制板等)、模板支撑架根据混凝土浇筑工艺确定(堆载部分按活荷载考虑)。施工荷载超限是导致架体坍塌的重要因素。
扫地杆设置(离地间距规定各不相同);纵向水平杆的接长;七.合理的架体构造一般构造规定双排脚手架允许搭设高度;脚手架的构造一般构造规定立杆接长;碗扣、盘扣等定尺杆件不存在该问题;目前快拆架接长面临该问题(6m、8m)脚手架的构造一般构造规定连墙件设置间距;模板支撑架的构造一般构造规定满堂式支撑架搭设高度不宜超过30m;杆件接长构造同作业脚手架(立杆不得搭接);立杆连续4个对接扣件在同一位置南京电视台模板支撑架的构造一般构造规定架体水平杆的构造要求:在立杆顶端可调节托撑的底部处设置一道水平拉杆作为封顶杆,当梁底封顶杆与板底水平拉杆不在同一高度上时,梁底封顶杆应向板底立杆双向延长不少于2个跨距并与立杆固定;扣件式和碗扣式钢管满堂支撑架的立杆上端包括可调螺杆伸出顶层水平杆中心线至支撑点的长度a,对于扣件式支撑架不应超过0.5m,对于碗扣式支撑架不应超过0.7m;(盘扣、插槽、盘销式不超过0.65m)扫地杆离地高度:扣件式不超过200mm;碗扣式不超过350mm(400);快拆架、盘扣架、盘销架不超过550mm。模板支撑架的构造一般构造规定架体水平杆的步距:水平拉杆的间距(即步距)在满足荷载计算要求条件下,将封顶杆与扫地杆之间的距离进行平均分配;最大步距:当支撑架高度低
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